انواع آلیاژهای تیرآهن

4.5/5 - (6 امتیاز)
4.5/5 - (6 امتیاز)

چند نوع سیستم شماره گذاری مختلف برای فلزات و آلیاژ‌های گوناگون تنظیم شده است. این سیستم‌ها توسط انجمن‌های مختلف تجاری، جوامع مهندسی حرفه‌ای، سازمان‌های استاندارد و صنایع خصوصی برای استفاده‌های مختلف صنعتی، ساختمانی و عمرانی ارائه داده شده است. عدد مشخص شده برای هر فلز یا آلیاژ می‌تواند اطلاعات فنی، تجاری و مشخصات خاص محصول را ارائه دهد. در این مطلب می خواهیم در مورد آلیاژهای تیرآهن صحبت کنیم. سیستم‌های شماره‌ گذاری شامل موادی هستند که لازم است توسط موسسه و انجمن های زیر تعیین شوند:

موسسه آمریکایی آهن و فولاد (AISI)، انجمن مهندسان خودرو (SAE)، انجمن آمریکایی تست و مواد (ASTM)، موسسه استاندارد ملی آمریکا (ANSI)، انجمن موسسات فولاد آمریکا، انجمن آمریکایی مهندسان مکانیک (ASME)، انجمن جوشکاری آمریکا (AWS)، انجمن آلومینیوم، انجمن توسعه مس، وزارت دفاع آمریکا (مشخصات نظامی) و دفتر حسابرسی عمومی (مشخصات فدرال).

فایل صوتی این مطلب

 

دریافت آخرین قیمت تیرآهن

علت ایجاد سیستم شماره گذاری واحد (UNS)، به وجود آوردن یک سیستم ارتباطی متفاوت و مخفف برای فلزات و آلیاژ‌های دارای پایه تجاری است. این سیستم با هدف اجتناب از سردرگمی به وجود آمده است که کمک شایانی به شرکت‌ها و کارخانه‌ها می‌کند. شاید برایتان این سوال پیش بیاید که این سیستم چه کمکی به افراد می‌کند.

هنگامی که بیش از یک شماره شناسایی برای یک ماده استفاده شود و یا زمانی که یک شماره به دو ماده کاملا متفاوت اختصاص داده شده باشد، این سیستم می‌تواند کمک شایانی کند. هر عددی دارای یک پیشوند حرف و پنج رقم است. برخی اوقات این اعداد نشان دهنده خانواده فلزات شناسایی شده هستند. برای مثال حرف A نشان دهنده آلومینیوم و حرف C نشان دهنده مس است.

سیستم نامگذاری فولادها بر اساس DIN

فولادهای غیر آلیاژی

 فولادهای غیر آلیاژی

فولادهای غیر آلیاژی دارای یکسری عناصر همراه هستند که مقادیر آنها از مقدار مشخص شده در پایین به هیچ عنوان بالاتر نمی‌رود. این عناصر همراه از طریق ذوب مواد اولیه وارد فولاد می‌شوند.

P<0.09%

S<0.06%

Ti<0.1%

Si<0.5%

Mn<0.8%

Ai<0.1%

این فولادهای غیر آلیاژی بر اساس این که آیا برای این فولاد عملیات حرارتی در نظر گرفته شده است یا نه به دو دسته تقسیم شده‌اند.

 دسته اول

بعد از فولادهای انبوه که توسط علامت St نشان داده‌ می‌شود، عدد دو رقمی می‌آید که آن عدد نشان دهنده حداقل استحکام کششی است. بر اساس این استاندارد بعضی اوقات چگونگی تولید و یکسری موارد خاص توسط حروف ابتدایی st آورده می‌شوند. ناگفته نماند که در این دسته برای عملیات حرارتی و علامتی در نظر گرفته نشده است.

 دست دوم

دسته دوم فولادهای مرغوبی هستند که برای عملیات حرارتی در نظر گرفته شده اند. در چنین فولادهایی از حرف C به عنوان مشخصه استفاده می‌شود. همچنین پس از حرف C نیز درصد متوسط کربن به صورت ۱۰۰ برابر ارائه شده است.

جهت تمایز فولادهای غیر آلیاژی و مشخص کردن ویژگی خاصی در آن‌ها، لازم است بعد از علامت C، حروف زیر با معانی مشخصی بیایند:

حرف F : فولاد سخت کاری شده شعله ای یا القایی، مثلاً Cf53

حرفk :  فولاد نجیب با مقدار پائین فسفر و گوگرد، مثلاً Ck15

حرفm  : فولاد نجیب با محدوده معینی از گوگرد- نه فقط حد مجاز بالا- ، مثلاً Cm35

حرف Q : فولاد کربوره و بهسازی جهت کله زنی، Heading، یا نورد سرد، مثلاً Cq35

 

گاهی اوقات بعد از عدد مشخصه مقدار کربن، حرف مشخصه زیر نیز می‌آید:

حرف W: کیفیت فولاد ابزار، مثلاً C110W

حرف W1 : فولاد ابزار با کیفیت درجه (گريد ) اول، مثلاً C80W1

حرف W2 : فولاد ابزار با کیفیت درجه (گريد ) دوم، مثلاً C80W2

به عنوان مثال:

در استاندارد آلمانی از حروف زیر جهت مشخص نمودن روش تولید استفاده می شود:

حرف B : فولاد بسمر

حرف E : فولاد الکتریکی

حرف M :  فولاد زیمنس

حرف R : فولاد آرام

حرف T : فولاد توماس

حرف U : فولاد نا آرام

برخی اوقات پس از ترکیب شیمیایی، نوع عملیات انجام گرفته بر روی فولاد نیز در استاندارد DIN بیان می‌شود. برای مثال در صورتی که بر روی فولاد عملیات حرارتی انجام شده باشد از حروف اختصاری زیر استفاده می‌شود:

حرف V : برای فولاد عملیات حرارتی شده

حرف N : برای فولاد نرماله شده

حرف H : برای فولاد سخت شده

حرف K  : برای فولاد تغییر شکل سرد شده

بصورت خلاصه می‌توان گفت که ابتدا روش تولید، سپس آنالیز شیمیایی ارائه شده و در آخر نوبت به عملیات حرارتی انجام گرفته می‌رسد.

به عنوان مثال C35V70 فولادی است با 0.35% C که عملیات حرارتی شده و استحکام کششی آن 700MPa می‌باشد.

فولاد کربن

فولاد کربنی فولادی است که دارای خواصی می‌باشد و اکثراً از عنصر کربن ساخته می‌شود. همان گونه که می دانید بزرگ ترین ساختار کربن در جهان الماس می‌باشد، که دارای ۱۰۰ درصد کربن است. کربن سطح سختی داشته و در فولاد یافت می‌شود. مقاومت کربن در حین خنک کردن فولاد مشخص میشود.

فولاد کربنی خالص معمولاً با پیشوند “۱۰” در سیستم شماره گذاری AISI ثبت شده است. علاوه بر آن دو عدد وجود دارد که نشان دهنده درصد اسمی کربن در محصول ( تا ۱۰۰ درصد) است. به عنوان مثال C1018 دارای 0.18% کربن است، درحالی که .C1045 دارای 0.45% کربن است. به طور کلی می‌توان گفت کربن سختی را به مواد اضافه کرده و منجر به سختی آن می‌شود.

 استاندارد SAE

سیستم شماره گذاری SAE / AISI از یک شماره چهار رقمی برای طبقه بندی استفاده می‌کند. دو عدد اول نشان دهنده نوع فولاد و غلظت عناصر آلیاژی بوده و دو عدد آخر نشان دهنده غلظت کربن است. به عنوان مثال، SAE 5130 یک فولاد حاوی 1% کروم و 0.30% کربن را توصیف می‌کند. اولین عدد شماره سری نیز به عنوان مشخص کننده کیفیت برای ارائه در بازاریابی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 استاندارد ASTM

سیستم AST با استفاده از یک سری حروف توصیفی همراه با شماره پیوندی عمل میکند. برای مثال ‘ A’یک فلز آهنی را نشان میدهد و ’53’ تعداد مربوط به فولاد کربن گالوانیزه را مشخص می‌کند.

 

  • ترکیب شیمیایی، حداکثر به ٪
  • کربن: 0.25 (درجه (گريد ) A)، 0.30 (درجه (گريد )( (B
  • منگنز: 0.95 (درجه (گريد ) A)، 1.20 (درجه (گريد ) (B
  • فسفر: 0.05
  • گوگرد: 0.045
  • ویژگی های مکانیکی
  • مقاومت کششی، UTS: 330 مگاپاسکال یا( 48،000 psi ) درجه (گريد )( A)، 414 مگاپاسکال یا 60،000 psi (درجه (گريد ) ((B
  • استحکام کششی، عملکرد: 207 مگاپاسکال یا) 30000 PSI )درجه (گريد ) یک)، 241 مگاپاسکال یا) 35000 PSI (درجه (گريد ) (B

طبقه بندی کلی فولاد های کربنی، آلیاژی و ابزار را  در چارت ذیل مشاهده می کنید

 

فرم و بهینه سازی

  • لوله NPS 1/8 – NPS 26
  • فولاد گالوانیزه
  • سیاه و روکش شده
  • پوشش روی
  • جوش داده شده و بدون درز

 

_ ASTM A36  مشخصات استاندارد برای فولاد ساختاری حاوی کربن است. این مشخصات، اشکال کیفیت ساختاری را برای استفاده در ساخت و ساز پل‌ها، ساختمان ها و مقاصد ساختاری به کار می‌برد.

 

_ ASTM A572 مشخصات استاندارد برای فولاد ساختاری کم آلیاژ با مقاومت بالا است. این مشخصات شامل پنج نوع از اشکال کم آلیاژ با مقاومت بالا در نظر گرفته شده مانند ساخت و ساز پل‌ها، پیچ و مهره یا جوش داده شده و یا برای دیگر برنامه های کاربردی ساخت و ساز به کار می‌رود.

 

_ ASTM A588  مشخصات استاندارد برای فولاد کم آلیاژ سازه با مقاومت بالا است. این مشخصات شکل هایی را برای ساخت و ساز های جوش داده شده، پرچ یا پیچ و مهره را پوشش می‌دهد، اما عمدتا برای استفاده در پل‌ها و ساختمان‌های جوش داده شده استفاده می‌شود که در آن‌ها صرفه جویی در وزن و یا دوام مهم است. مقاومت در برابر خوردگی اتمسفری این فولاد در بیشتر محیط ها به طور قابل توجهی بهتر از فولادهای کربنی است.

 

ASTM A709  _ مشخصات استاندارد کربن و اشکال کم آلیاژ با مقاومت بالا است. این مشخصات تیر‌ پل‌ها را پوشش می‌دهد.

 

ASTM A992 _ مشخصات استاندارد برای فولاد برای اشکال ساختاری برای استفاده در ساخت سازه است. این مشخصات اشکال نورد را برای استفاده در ساخت قاب یا پل‌ها و یا برای اهداف سازه‌های عمومی پوشش می‌دهد.

 

برای دستیابی به رفتار بهتر جوشکار فولاد، تلاش‌های بیشتری جهت بهبود روش های طراحی و ساخت نیاز است. جالب است بدانید قدرت واقعی عملکرد مواد A36، مقاومت تسلیم شده در بسیاری از مواد به طور مطلوبی بیش از حداقل مقدار مشخص شده است. تفاوت قدرت تسلیم مواد با درجه یک گرید ۵۰ به طوری است که قدرت عملکرد ستون همیشه برتر از تیرآهن بوده است. لازم به ذکر است که گرید  A913 علاوه بر درجه (گريد ) 50 ، درجه (گريد ) 65 را نیز تا گروه W14x730 به اندازه 5 درجه (گريد ) پوشش می دهد. در دهه گذشته، این دو نمره در کد های طراحی معرفی شده اند:

جدول شماره 1: ترکیبات شیمیایی  طبق استاندارد A913

 

حداکثر میزان ترکیب ماده به%
گرید 50گرید 65
کربن0.120.16
منگنز1.601.60
فسفر0.0400.030
سولفور0.0300.030
سیلیکن0.400.40
مس0.450.35
نیکل0.250.25
کروم0.250.25
مولیبیدن0.070.07
کلمبیوم0.050.05
وانادیوم0.060.06
معادل کربن0.380.43

جدول شماره 2: مشخصات مکانیکی

 

گریدمقاومت تسلیم

حداقل.

ksi        [MPa]

مقاومت کششی

حداقل.

ksi        [MPa]

حداقل افزایش طول به %

200 mm           50 mm

8 in.     2 in.

5050        [345]65        [450]1821
6565        [450]80        [550]1517

 

ASTM A36 
عناصرحداکثر محتوی به %
کربن0.26
منگنز*1
سیلیس0.40
فسفر0.04
سولفور0.05
 

ASTM A36

الزامات کششی
مقاومت کششی به مگا پاسکال                         58-80 [400-550]
نقطه تسلیم                                                               36[250]
افزایش طول  در طول 8 اینچ [200] میلیمتر حداقل به درصد           20
افزایش طول    در طول 2 اینچ  [50] میلیمتر حداقل به درصد          21

گریدA913 اولین بار در سال ۱۹۹۳ تعریف شد. مشخصات استاندارد برای سبک‌های فولادی با درجات کم و با کیفیت بالا است که جهت استفاده در ساخت و ساز بود و تولید شده توسط فرآیند خنک کننده و خود سرد شونده (QST)  می‌باشد. توجه داشته باشید که فرایند QST برای بهبود فرایند‌های کنترل حرارتی در دهه هفتاد به وجود آمده است.

در اواخر دهه ۱۹۸۰ جهت رفع نیاز بازار و اشکال فولادی، ترکیبی از سه ویژگی مهم که قبلاً برای اشکال سنگین ناسازگار بود ارائه شد:

 

  • قدرت عملکردی بالا و مقاومت کششی نهایی زیاد
  • چقرمگی خوب در دماهای پایین
  • قابلیت جوش پذیری عالی

 

جهت تولید تیرآهنی که دارای مقاومت کششی و قدرت عملکرد به متوسط است، نیاز به محتوای کربن کم بدون عناصر دیگر آلیاژی است. تیرهای فولادی A36 سازه های بسیار مقاومی هستند که معمولاً جهت ساخت و ساز و مهندسی عمران مورد استفاده قرار می‌گیرند. ویژگی‌های تیرهای فولادی A36 شامل هزینه‌های رقابتی کم و خواص خوب در جوشکاری اشاره نمود که در فرم دهی و ماشینکاری مورد استفاده فراوان قرار می‌گیرند.

تیرهای حاصل شده از نورد گرم دارای جنس فولاد کربن دار با روکش گالوانیزه هستند که به طور موثر جهت محافظت از فولاد در برابر خوردگی و محیط مورد استفاده قرار می‌گیرند. مقدار پوشش روی بر اساس نیاز افراد سفارشی شده است.

ASTM A992گریدی از فولاد است که دارای مقدار کمی از وانادیوم و کلومبیوم، نیکل کروم مولیبدنیوم و سایر عناصر می‌باشد.

این عناصر سبب می‌شوند که کیفیت فولاد بهبود یابد. می‌توان گفت این گرید با گرید A5772-50 شباهت زیادی دارد و تنها نسبت وزن به مقاومت آن پایین است. بدیهی است که عناصر این آلیاژ ساختار درونی فولاد را بهینه می‌کند و سبب افزایش ویژگی‌های فنی آن می‌شوند. این درجه یا همان گرید از فولاد برای ساخت پل‌ها و سازه ساختمان‌ها بسیار مناسب است چرا که مقاومت تسلیم آن تا KSI 65 می‌رسد.

درجه (گريد ): ASTM A572 جهت تولید تیرآهن

فناوری: نورد گرم

عملیات آبکاری و روکش دهی سطح: سیاه و سفید، گالوانیزه و یا پر شده است

از نوع  IPN و IPEمطابق  استاندارد اروپایی

عرض جان تیرآهن: 42 – 215 میلی متر

عمق: 80 – 600 میلی متر

ضخامت تیرآهن: 3.8 – 21.6 میلی متر

ابعاد تیرآهن IPN  درجه (گرید) A36

ابعاد تیرآهن IPN  درجه (گرید) A36

 

 

ترکیب شیمیایی سایر درجات A572
نوعدرجه (گريد )حداکثر کربن, %حداکثر منگنز, %حداکثر سیلیس, %حداکثرفسفور, %حداکثر سولفور, %
A572 تیرهای فولادی420.211.350.400.040.05
500.231.350.400.040.05
550.251.350.400.040.05
الزامات کششی
مقاومت کششی به مگا پاسکال                            65[450]
نقطه تسلیم                                                      50[345]
افزایش طول  در طول 8 اینچ [200] میلیمتر حداقل به درصد  18

 

ابعاد تیر فولادی IPN درجه (گريد ) ASTM A572

ASTM   A922
ترکیب شیمیایی
عناصرحداکثر محتوی به %
کربن0.23
منگنز1.60
سیلیس0.40
وانادیوم0.15
کلومبیوم0.05
فسفر0.035
سولفور0.045
مس0.60
نیکل0.45
کروم0.35
مولیبیدن0.15
الزامات کششی
مقاومت کششی به مگا پاسکال                                   65[450]
نقطه تسلیم                                                       50[345-450]
نسبت تسلیم به مقاومت کششی                                    0.85
افزایش طول  در طول 8 اینچ [200] میلیمتر حداقل به درصد         18
افزایش طول  در طول 2 اینچ  [50] میلیمتر حداقل به درصد         21

 

 باله های شیب دار – ابعاد تیر از نوع   IPN  تیرآهن درجه (گريد )  ASTM A992

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.